搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流屏蔽特性数值研究

段兴跃 李小康 程谋森 李干

激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流屏蔽特性数值研究

段兴跃, 李小康, 程谋森, 李干
PDF
导出引用
  • 激光烧蚀推进中,烧蚀羽流对入射激光的屏蔽效应是影响推进性能的重要因素;当采用掺杂金属聚合物作为工质时,易电离金属掺杂物的引入,使屏蔽效应更加明显.本文建立了激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流飞散及电离、屏蔽模型,计算了340 J/cm2激光烧蚀掺杂微米铝颗粒聚甲醛工质的比冲,与实验数据对比表明模型能够有效模拟掺杂聚合物羽流的屏蔽特性.获得了不同激光能量密度下的电子数密度、吸收系数分布及屏蔽系数时间变化曲线.结果表明:低激光能量密度(5 J/cm2)时,羽流屏蔽效应以未完全分解聚合物短链对入射激光能量的吸收为主;高激光能量密度(20 J/cm2)下,羽流电子数密度逐步增大至1020 m-3,形成明显的等离子体吸收,屏蔽系数的时间变化特征复杂.本文对掺杂金属聚合物烧蚀羽流的屏蔽特性进行了定量研究,可为激光烧蚀推进性能优化提供参考.
      通信作者: 李小康, lxk0330@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51306203)和国防科学技术大学科研计划项目(批准号:JC-14-01-02)资助的课题.
    [1]

    Kantrowitz A 1972 Aeronaut. Astronaut. 10 74

    [2]

    Phipps C, Birkan M, Bohn W Eckel H A, Horisawa H, Lippert T, Michaelis M, Rezunkov Y, Sasoh A, Schall W, Scharring S, Sinko J 2010 J. Propul. Power 26 609

    [3]

    Mead Jr F B, Myrabo L N, Messitt D G 1998 High Power Laser Ablation International Society for Optics and Photonics Santa Fe, New Mexico, April 27-30, 1998 p560

    [4]

    Schall W O, Tegel J, Eckel H A 2006 Third International Symposium on Beamed Energy Propulsion Troy, New York, October 11-14, 2006, p423

    [5]

    Cheng J Z, Cai J, Hu Y, Zhang Z M, Ding Z J 2008 High Pow. Laser Part. Beams 20 1190(in Chinese)[程建中, 蔡建, 胡云, 张增明, 丁泽军2008强激光与粒子束20 1190]

    [6]

    Peng J, Zheng H, Hu X J, Tang Z P 2009 High Pow. Laser Part. Beams 21 821(in Chinese)[彭杰, 郑航, 胡晓军, 唐志平2009强激光与粒子束21 821]

    [7]

    Sinko J E, Pakhomov A V 2008 Fifth International Symposium on Beamed Energy Propulsion Kailua-Kona, Hawaii, November 12-15, 2008, p254

    [8]

    Tong H F, Tang Z P, Zhang L 2007 J. Comput. Phys. 24 667(in Chinese)[童慧峰, 唐志平, 张凌2007计算物理24 667]

    [9]

    Tong H F, Tang Z P, Zhang L 2006 High Pow. Laser Part. Beams 18 1996(in Chinese)[童慧峰, 唐志平, 张凌2006强激光与粒子束18 1996]

    [10]

    Tong H F, Tang Z P 2008 Chin. J. High Pressure Phys. 22 142 (in Chinese) [童慧峰, 唐志平2008高压物理学报22 142]

    [11]

    Kundrapu M, Keidar M 2009 40th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, San Antonio, Texas June 22-25, 2009, p3589

    [12]

    Keidar M, Boyd I D, Luke J, Phipps C 2004 J. Appl. Phys. 96 49

    [13]

    Li G, Cheng M S, Li M S 2014 Acta Phys. Sin. 63 107901(in Chinese) [李干, 程谋森, 李小康2014物理学报63 107901]

    [14]

    Sakai T, Sasoh A, Anju K, Sawada K, Mori K 2008 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit Reno, Nevada, January 7-10, 2008 p1080

    [15]

    Li G 2014 Ph. D. Dissertation (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [李干2014博士学位论文(长沙: 国防科学技术大学)]

    [16]

    Lippert T 2004 Adv. Polym. Sci. 168 51

    [17]

    Chang H, Ye J F, Zhou W J 2015 J. Propul. Technol. 36 1588(in Chinese) [常浩, 叶继飞, 周伟静2015推进技术36 1588]

    [18]

    Andre P 1996 J. Phys. D: Appl. Phys. 29 1963

    [19]

    Morgan C G 1975 Rep. Prog. Phys. 38 621

    [20]

    Young M, Hercher M 1967 J. Appl. Phys. 38 4393

    [21]

    Simth D C 1977 J. Appl. Phys. 48 2217

    [22]

    Bäuerle D 2011 Laser Processing and Chemistry Fourth Edition (Berlin: Springer-Verlag) pp223-226

    [23]

    Li G, Cheng M S, Li X K 2014 J. Natl. Univ. Def. Technol. 36 1(in Chinese)[李干, 程谋森, 李小康2014国防科技大学学报36 1]

    [24]

    Donald E K (translated by Su Y L) 2003 The Art of Computer Programming (Vol. 2): Seminumerical Algorithms (3rd Ed.) (Beijing: National Defense Industry Press) p125(in Chinese) [唐纳德E K著(苏运霖译) 2003计算机程序设计艺术第二卷: 半数值算法(第三版)(北京: 国防工业出版社)第125页

    [25]

    Peng J 2009 M. S. Dissertation (Hefei: University of Science and Technology of China) (in Chinese) [彭杰2009硕士学位论文(合肥: 中国科学技术大学)]

  • [1]

    Kantrowitz A 1972 Aeronaut. Astronaut. 10 74

    [2]

    Phipps C, Birkan M, Bohn W Eckel H A, Horisawa H, Lippert T, Michaelis M, Rezunkov Y, Sasoh A, Schall W, Scharring S, Sinko J 2010 J. Propul. Power 26 609

    [3]

    Mead Jr F B, Myrabo L N, Messitt D G 1998 High Power Laser Ablation International Society for Optics and Photonics Santa Fe, New Mexico, April 27-30, 1998 p560

    [4]

    Schall W O, Tegel J, Eckel H A 2006 Third International Symposium on Beamed Energy Propulsion Troy, New York, October 11-14, 2006, p423

    [5]

    Cheng J Z, Cai J, Hu Y, Zhang Z M, Ding Z J 2008 High Pow. Laser Part. Beams 20 1190(in Chinese)[程建中, 蔡建, 胡云, 张增明, 丁泽军2008强激光与粒子束20 1190]

    [6]

    Peng J, Zheng H, Hu X J, Tang Z P 2009 High Pow. Laser Part. Beams 21 821(in Chinese)[彭杰, 郑航, 胡晓军, 唐志平2009强激光与粒子束21 821]

    [7]

    Sinko J E, Pakhomov A V 2008 Fifth International Symposium on Beamed Energy Propulsion Kailua-Kona, Hawaii, November 12-15, 2008, p254

    [8]

    Tong H F, Tang Z P, Zhang L 2007 J. Comput. Phys. 24 667(in Chinese)[童慧峰, 唐志平, 张凌2007计算物理24 667]

    [9]

    Tong H F, Tang Z P, Zhang L 2006 High Pow. Laser Part. Beams 18 1996(in Chinese)[童慧峰, 唐志平, 张凌2006强激光与粒子束18 1996]

    [10]

    Tong H F, Tang Z P 2008 Chin. J. High Pressure Phys. 22 142 (in Chinese) [童慧峰, 唐志平2008高压物理学报22 142]

    [11]

    Kundrapu M, Keidar M 2009 40th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, San Antonio, Texas June 22-25, 2009, p3589

    [12]

    Keidar M, Boyd I D, Luke J, Phipps C 2004 J. Appl. Phys. 96 49

    [13]

    Li G, Cheng M S, Li M S 2014 Acta Phys. Sin. 63 107901(in Chinese) [李干, 程谋森, 李小康2014物理学报63 107901]

    [14]

    Sakai T, Sasoh A, Anju K, Sawada K, Mori K 2008 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit Reno, Nevada, January 7-10, 2008 p1080

    [15]

    Li G 2014 Ph. D. Dissertation (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [李干2014博士学位论文(长沙: 国防科学技术大学)]

    [16]

    Lippert T 2004 Adv. Polym. Sci. 168 51

    [17]

    Chang H, Ye J F, Zhou W J 2015 J. Propul. Technol. 36 1588(in Chinese) [常浩, 叶继飞, 周伟静2015推进技术36 1588]

    [18]

    Andre P 1996 J. Phys. D: Appl. Phys. 29 1963

    [19]

    Morgan C G 1975 Rep. Prog. Phys. 38 621

    [20]

    Young M, Hercher M 1967 J. Appl. Phys. 38 4393

    [21]

    Simth D C 1977 J. Appl. Phys. 48 2217

    [22]

    Bäuerle D 2011 Laser Processing and Chemistry Fourth Edition (Berlin: Springer-Verlag) pp223-226

    [23]

    Li G, Cheng M S, Li X K 2014 J. Natl. Univ. Def. Technol. 36 1(in Chinese)[李干, 程谋森, 李小康2014国防科技大学学报36 1]

    [24]

    Donald E K (translated by Su Y L) 2003 The Art of Computer Programming (Vol. 2): Seminumerical Algorithms (3rd Ed.) (Beijing: National Defense Industry Press) p125(in Chinese) [唐纳德E K著(苏运霖译) 2003计算机程序设计艺术第二卷: 半数值算法(第三版)(北京: 国防工业出版社)第125页

    [25]

    Peng J 2009 M. S. Dissertation (Hefei: University of Science and Technology of China) (in Chinese) [彭杰2009硕士学位论文(合肥: 中国科学技术大学)]

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1589
  • PDF下载量:  127
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-12
  • 修回日期:  2016-07-06
  • 刊出日期:  2016-10-05

激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流屏蔽特性数值研究

  • 1. 国防科学技术大学航天科学与工程学院, 长沙 410073;
  • 2. 解放军理工大学, 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室, 南京 210007
  • 通信作者: 李小康, lxk0330@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51306203)和国防科学技术大学科研计划项目(批准号:JC-14-01-02)资助的课题.

摘要: 激光烧蚀推进中,烧蚀羽流对入射激光的屏蔽效应是影响推进性能的重要因素;当采用掺杂金属聚合物作为工质时,易电离金属掺杂物的引入,使屏蔽效应更加明显.本文建立了激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流飞散及电离、屏蔽模型,计算了340 J/cm2激光烧蚀掺杂微米铝颗粒聚甲醛工质的比冲,与实验数据对比表明模型能够有效模拟掺杂聚合物羽流的屏蔽特性.获得了不同激光能量密度下的电子数密度、吸收系数分布及屏蔽系数时间变化曲线.结果表明:低激光能量密度(5 J/cm2)时,羽流屏蔽效应以未完全分解聚合物短链对入射激光能量的吸收为主;高激光能量密度(20 J/cm2)下,羽流电子数密度逐步增大至1020 m-3,形成明显的等离子体吸收,屏蔽系数的时间变化特征复杂.本文对掺杂金属聚合物烧蚀羽流的屏蔽特性进行了定量研究,可为激光烧蚀推进性能优化提供参考.

English Abstract

参考文献 (25)

目录

    /

    返回文章
    返回